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膨潤土預防水體富營養(yǎng)化的技術(shù)創(chuàng)新 水體富營養(yǎng)化是一項世界性環(huán)境問題,我國江河湖泊富營養(yǎng)化嚴重,其中化肥、農(nóng)要隨雨水流入水體,是水體富營養(yǎng)化的重要原因。 我國是化肥、農(nóng)要的生產(chǎn)和使用大國,目前化肥年產(chǎn)量3600萬t(純養(yǎng)分),化肥施入土壤后,大部分養(yǎng)分隨降雨流失于水體(氮肥流失約65%~70%), 因此減少養(yǎng)分流失是控制水體富營養(yǎng)化的重要手段。為此,有人研究用樹脂、塑料、硫磺等薄膜包覆化肥技術(shù),控制肥料中養(yǎng)分的釋放,減少肥料在土壤中的損失, 但存在包膜工藝復雜,包膜化肥成本高等問題(價格是一般常規(guī)肥料的2.5~8倍),難以實現(xiàn)應用。國外已在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)24個領(lǐng)域100多個部門中應用,有300多個產(chǎn)品,因而人們稱之為“萬用之土”。 膨潤土具有良好的粘結(jié)性、吸附性,來源廣,價格低廉,可作為包膜化肥的天然材料,能夠減少肥料的流失,控制肥料養(yǎng)分的釋放,提高肥料的利用率,起到改良土壤、促進作物增產(chǎn)的效果。 為此,突破膨潤土礦物包膜技術(shù)與化肥、農(nóng)要制造技術(shù)的集成,生產(chǎn)礦物復合化肥、農(nóng)要是技術(shù)創(chuàng)新重點。
潤土是以蒙脫石為主的含水黏土礦,而蒙脫石是由兩層硅氧四面體片和一層夾于其間的鋁(鎂)氧(羥基)八面體構(gòu)成的2:1型層狀硅酸鹽礦物,其結(jié)構(gòu)層間以弱的庫倫力結(jié)合。吸附的陽離子可以和溶液中的陽離子發(fā)生交換作用,這種作用稱為離子交換吸附。這種結(jié)構(gòu)中存在著特殊的可膨脹性層間域,使膨潤土具有「吸水性、膨脹性、黏結(jié)性、催化性、懸浮性、無毒性、觸變性和離子交換性」等許多優(yōu)良的性能。
有機插層膨潤土除具有天然膨潤土的上述性能外,還因其層間距比天然膨潤土的要大,故應用范圍更廣、效果更理想。具有表面活性的酸性漂白土(活性白土、天然漂白土-酸性白土)能吸附有色離子。例如,由于其在有機介質(zhì)中具有良好的溶脹性、高分散性,可廣泛應用于「涂料、鞋油、環(huán)保、油漆、石油鉆井、塑料、化妝品、鑄造、調(diào)稠劑、染色劑、高溫潤滑脂、納米復合材料」等行業(yè),是近年來行業(yè)關(guān)注的重點方向之一。
前面提到膨潤土具有強烈的水化作用,因而能夠形成更細微的片狀結(jié)構(gòu),呈膠體狀態(tài),大量吸附帶正電荷的電解質(zhì),可與帶負電荷的纖維結(jié)合,從而使膨潤土留著在纖維上。在助留助濾的同時,膨潤土也起到了造紙?zhí)盍系淖饔谩?
另外膨潤土具有“物美價廉”的特點,可應用于低定量紙的生產(chǎn),能夠獲得高加填量但不降低成紙強度,尤其是撕裂度。杭州某研究所應用研究表明,改性膨潤土可作為低白度紙和紙板的填料(膨潤土本身白度不高),表現(xiàn)出強烈的吸附性和高度的分散性,高留著率,對成紙強度影響小。膨潤土(Bentonite)-詞系根據(jù)1898年W·C奈特(Knight)對美國懷俄嘎州FortBenton附近白堊紀粘土頁巖的命名,又名“斑脫巖”或膨土巖.一般是指主要由蒙脫石組成的一種粘土巖。同時,由于改性膨潤土能吸附細小纖維和其他細小物質(zhì),降低了紙廠排放白水的濃度,能夠減小排放污水對水域造成的污染。
膨潤土礦的目的礦物蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸礦物。晶體結(jié)構(gòu)特點是二層硅氧四面體晶片與其間的鋁氧八面體晶片相結(jié)合形成晶層,構(gòu)成2:1型結(jié)構(gòu)。晶層具有水分子和可交換性陽離子。八面體空隙中的陽離子為Al3 離子,剩下兩個空位,為二八面體型。其實膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石,含量在85-90%,膨潤土的一些性質(zhì)也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石晶體化學特點是類質(zhì)同象種類多,使之化學成分復雜,變化大。八面體空隙中的Al3 常被低價的Mg2 、Fe2 置換;四面體空隙中的Si4 被Al3 置換,由于低價陽離子替代陽離子,使結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生多余的負電價。為了保持電中性,在結(jié)構(gòu)層之間,除水分子外,存在較大半徑的陽離子Na1 、Ca2 、Mg2 等。這些陽離子是可交換的,使蒙脫石族礦物具有離子交換性、吸水性、膨脹性、觸變性、粘結(jié)性、吸附性等一系列很有價值的特性。